DE3414097A1

DE3414097A1 - Verfahren zur gewinnung von festem cyanurchlorid

Info

Publication number: DE3414097A1
Application number: DE19843414097
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. 7860 Schopfheim Jekat; Hubertus 8221 Tacherting Klima
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS60231663A; EP0158362A1; US4591493A; DE3563744D1; EP0158362B1

Description

a- - 34U097

Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von festem Cyanurchlorid aus dem bei der Trimerisierung von Chlorcyan anfallenden Cyanurchloriddampf.

Cyanurchlorid besitzt als technisches Zwischenprodukt für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Pharmazeutika sowie Textil- und Kautschukhilfsmitteln erhebliche technische Bedeutung und fällt nach der katalytischen Trimerisierung von Chlorcyan in gasförmiger Form zusammen mit nichtumgesetztem Chlorcyan und Chlor an. Dieses Gasgemisch wird üblicherweise in Abscheidekammern geleitet und das Cyanurchlorid an den gekühlten Wänden abgeschieden. Nachteilig bei dieser Art der Desublimation ist der Umstand, daß sich das Cyanurchlorid in Form grober Kristalle an den Wänden und Austragsvorrxchtungen absetzt und somit den Wärmeübergang negativ beeinflußt. Das regelmäßige Abklopfen der Anbackungen von den Wänden führt lediglich zu einer kurzzeitigen Verbesserung der Wärmeübergangs. Weiterhin ist diese Methode wegen der zunehmenden Beschädigung des Abscheiders und der Lärmbelästigung keineswegs befriedigend, ganz abgesehen von der schlechten Qualität des auf diese Weise erhaltenen Produktes.

Gemäß der DE-AS 12 66 308 hat man versucht, dieses Problem zu lösen, indem man das Cyanurchlorid zusammen mit einer leicht verdampfenden Kühlflüssigkeit, wie z. B. Methylenchlorid oder Chloroform, versprühte. Man erhält auf diese Weise zwar ein feinverteiltes Cyanurchlorid, doch ist die Rückgewinnung der Kühlflüssigkeit technisch sehr aufwendig. Darüberhinaus kommt es sehr

leicht zu Verstopfungen der Düse. Anstelle der direkten Abscheidung des Cyanurchloriddampfes wurde z. B. in DE-PS 25 37 673 und DE-PS 23 32 636 vorgeschlagen, das im Reaktionsgas enthaltene Cyanurchlorid vor der Verfestigung zu verflüssigen und anschließend zu versprühen, wobei die Abführung der Desublimationswärme geringere Probleme aufwirft und Chlor und Chlorcyan vor der Verfestigung entfernt werden können. Dieses zweistufige Abscheideverfahren ist technisch aufwendig. Diesen Nachteil weisen auch die Verfahren gemäß der deutschen Auslegeschriften 28 43 381 und 28 43 38 2 zur Gewinnung von festem oder flüssigem Cyanurchlorid auf, bei denen man das nach der Trimerisierung von Cyanurchlorid anfallende Reaktionsgemisch in eine Apparatekombination, bestehend aus Abtriebskolonne und Kondensator, einleitet und durch Temperaturregelung am Austritt des Kondensators das Cyanurchlorid in der Kolonne teilweise kondensiert, während der gasförmige Anteil, der am Kolonnenkopf austritt, in den üblichen Abscheidekammern desublimiert wird. Dieses Verfahren verursacht jedoch hohe Betriebsund Investitionskosten.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von festem Cyanurchlorid zu entwickeln, das diese Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und das es ohne großen technischen Aufwand ermöglicht, ein feinkörniges Cyanurchlorid mit einem engen Kornspektrum herzustellen.

Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Gewinnung von festem Cyanurchlorid aus dem bei der Trimerisierung von Chlorcyan anfallenden Cyanurchloriddampf, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Cyanurchloriddampf im oberen Teil der Abscheidekammer

in das Zentrum vieler einzelner kalter Inertgasströme einleitet, das feste Cyanurchlorid nach dessen Austritt aus der Abscheidekammer durch Einwirken von Zentrifugal- und Schwerkraft vom Inergasstrom abtrennt und das Inertgas zusammen mit einem Restgehalt an feinstem kristallinem Cyanurchlorid nach dessen Abkühlung wieder als Teilströme in die Abscheidekammer zurückführt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein sehr feinteiliges Cyanurchlorid mit sehr hoher Reinheit gewinnen kann. Darüberhinaus ist eine rasche Abscheidung des festen Cyanurchlorids möglich, ohne daß Probleme bei der Wärmeabführung durch Anbackungen an der Wand oder Verstopfungen auftreten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das bei Herstellung des Cyanurchlorids anfallende Reaktionsgemisch so in den oberen Teil einer Abscheidekammer eingeleitet, daß es sich im Zentrum vieler einzelner kalter Inertgasströme befindet und somit vom Inertgas eingehüllt wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Cyanurchloriddampf mit den Wänden des Abscheiders in Berührung kommt und daß sich grobe Kristalle oder Agglomerate bilden. Die Inertgasströme haben zweckmäßigerweise eine

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Temperatur von 0 bis 40⁰C, wobei der Bereich von 15 bis 30⁰C bevorzugt ist. In diesem Temperaturbereich ist der Abschreckeffekt durch das Inertgas in jedem Fall ausreichend. Das Inertgas tritt bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 80 Meter pro Sekunde in die Abscheidekammer ein, wodurch eine gute Vermischung mit dem Cyanurchlorxddampf und eine rasche Abscheidung des Feststoffes erreicht wird. Die Aufspaltung des Inertgasstroms in einzelne Teilströme erfolgt durch Kühlerrohre, die konzentrisch um die Cyanurchlorxdzuleitung

_ _χ . 34Η097 Λ'

angeordnet sind. Die Menge an Inertgas beträgt vorzugsweise das 50- bis 100-fache der Menge an Cyanurchloriddampf. Als Inertgas können prinzipiell alle Gase eingesetzt werden, die mit dem Cyanurchloriddampf bei den entsprechenden Temperaturen keine Reaktion eingehen. Aus wirtschaftlichen Gründen werden trockene Luft oder Stickstoff besonders bevorzugt. Nach der Abscheidung des Cyanurchlorids verlassen die feinteiligen Feststoffpartikel zusammen mit dem erwärmten Inertgas die Abscheidekammer und werden der Einwirkung von Zentrifugal- und Schwerkraft ausgesetzt, wobei eine teilweise Trennung des-Gases vom Feststoff erfolgt. Diese Trennung erfolgt vorzugsweise in einem Zyklon. Das Inertgas hat dann noch einen Restgehalt an feinstem kristallinem Cyanurchlorid. Dieser Restgehalt an feinsten Cyanurchloridteilchen ist wesentlich, da diese Teilchen zusammen mit dem Inertgas nach dessen Verdichtung und Abkühlung in einem Wärmeaustauscher wieder in die Abscheidekammer geleitet werden und dort als Kristallisationskeime wirken. Auf diese Weise wird die Desublimation des dampfförmigen Cyanurchlorids zum kontrollierten Kristallisationsvorgang. Die mitgeschleppten feinsten Partikel beeinflußen die Geschwindigkeit der Desublimation und damit die Teilchengröße des abgeschiedenen Cyanurchlorids. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, ein Cyanurchlorid herzustellen, bei dem 95 % der Teilchen eine Größe von weniger als 63 μΐη haben und das ein Schüttgewicht von 200 bis 600 kg/m³ aufweist. Auf diese Weise kann die Korngröße des Produkts gesteuert werden, was auch über die Temperatur und Menge des Inertgases möglich ist. Besonders vorteilhaft ist es, die zirkulierenden feinsten Partikel des Cyanurchlorids auf eine Korngröße von weniger als 5 μΐη zu begrenzen. Dazu läßt man die Zentrifugal- und Schwerkraft so einwirken, daß alle Teilchen,

die größer als 5 μπι sind, als Feststoffpartikel abgeschieden werden und daß die Teilchen mit einer Korngröße von weniger als 5 μπι in dem Inertgas verbleiben. Dabei ist es bevorzugt, daß die Menge der in dem Inertgas verbleibenden Teilchen 15 bis 20 Gew.-% der Gesamtmenge des Cyanurchlorids ausmacht.

Da der Inertgasstrom, von dem die Feststoffpartikel abgetrennt sind, noch geringe Verunreinigungen an Chlorcyan oder Chlor enthält, ist es erforderlich, kontinuierlich einen Teil des Inertgases vor dessen Verdichtung bzw. Kühlung abzuziehen und diesen nach den üblichen Verfahren zu reinigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird am Kopf der Abscheidekammer ein Zentralrohr eingebaut, das aus einem Mischrohr und einem Diffusor besteht. In dieses Zentralrohr wird das aus dem Kühler austretende inerte, kalte Gas eingeleitet Es wirkt als Treibstrahl und saugt aus dem äußeren Ringspalt der Abscheidekammer eine große Menge Kreisgas höherer Temperatur an. Nach Vermischung der beiden Gas-

ströme stellt sich eine höhere Temperatur ein als ohne diese Einrichtung. In diese Zone wird der heiße Cyanurchloriddampf eingeleitet. Der Abschreckeffekt ist dadurch gemildert. Ferner werden durch diese Einrichtung feinste Kristalle wiederholt durch die Zone des Ubersättigungsabbaus geführt. Aus beidem resultiert ein etwas grobkörnigeres Produkt.

Auch bei dieser Verfahrensvariante ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens wie hohe Leistungsdichte, Vermeidung von Anbackungen, schnelle Abscheidegeschwindigkeit und ein enges Korngrößenspektrum.

Die Figuren 1 und 2 zeigen die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 1 tritt das im Kühler 1 auf die entsprechende Temperatur gekühlte Inertgas mit hoher Geschwindigkeit durch mehrere Einzelrohre 2 in die Abscheidekammer 3 ein. Der Cyanurchloriddampf wird über Leitung 4 in das Zentrum der geteilten Inertgasströme eingeleitet. Nach der Abscheidung verlassen das Inertgas und die Feststoffteilchen die Abscheidekammer über Leitung 5 und werden dem Zyklon 6 zugeführt, in dem eine teilweise Trennung des Gases vom Feststoff in der Weise erfolgt, daß der Hauptanteil des Feststoffs über Leitung 7 ausgetragen wird, während das Inertgas mit einem Restgehalt an feinstem kristallinem Cyanurchlorid über Leitung 8 und den Verdichter 9 dem Kühler 1 wieder zugeführt wird. Zur Reinigung des Inertgases kann über Leitung 10 ein Teilstrom zur Gaswäsche abgezweigt werden.

In Fig. 2 wird eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante gezeigt. Das Zentralrohr 1, das aus dem Mischrohr 2 und dem Diffusor 3 besteht, befindet sich am Kopf der Abscheidekammer 4. Das kalte Inertgas tritt mit hoher Geschwindigkeit aus dem Kühler 5 aus und wird in das Mischrohr 2 eingeführt. Es saugt aus dem Ringraum der Abscheidekammer 4 wärmeres Kreisgas an. Nach erfolgter

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Vermischung beider Ströme wird der heiße Cyanurchloriddampf 6 zugeführt und im Zentrum des Mischgases abgeschreckt. Im Diffusor 3 erfolgt eine Druckerhöhung, die die Zirkulation um das Zentralrohr 1 begünstigt. Der Austrag und die Rückführung des Inertgases erfolgen, wie in Fig. 1 dargestellt.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Es wurde ein Versuch gemäß Fig. 1 durchgeführt, bei dem Cyanurchlorid unter folgenden Bedingungen abgeschieden wurde:

Massenstrom an Cyanurchlorid 12 kg/h

Volumenstrom an Inertgas 1000 m³ _N/h

Restgehalt an kristallinem Cyanurchlorid im Inertgas nach der
Zentrifugalabschexdung 450 mg/m³

Korngröße des restlichen Cyanurchlorids im Inertgas (Trennkorngröße des Zyklons) 5 um

Temperatur des Inertgases am

Kühlerausgang 20 ⁰C

Geschwindigkeit des Inertgases

am Kühlerausgang 44 m/s

Temperatur des Inertgases am
Abscheiderausgang 26 ⁰C

3A14097 -I₀-

Ergebnis

Die Siebanalyse des erhaltenen Produkts ergab eine Korngrößenverteilung von 98 % kleiner als 63 μπι. Das Schüttgewicht betrug 260 g/l. Reinheit des Cyanurchlorids: 98,4 bis 99,2 %

Die Verarbeitbarkeit des Cyanurchlorids in Richtung Triazin-Herbizide konnte mit sehr gutem Erfolg nachgewiesen werden.

Beispiel 2

Bei einem Versuch gemäß Fig. 2 wurden folgende Betriebsdaten eingestellt und Ergebnisse erhalten:

Massenstrom an Cyanurchlorid 10,5 kg/h

Volumenstrom an Inertgas 850 m³ /h

Restgehalt an kristallinem Cyanurchlorid im Inertgas nach

der Zentrifugalabscheidung 510 mg/m³

Korngröße des restlichen Cyanurchlorids im Inertgas

(Trennkorngröße des Zyklons) : 5 μπι

Temperatur des Inertgases am

Kühlerausgang 20 ⁰C

Temperatur des Inertgases am

Ende der Mischzone 26,5⁰C

Temperatur des Inertgases am Abscheiderausgang 27⁰C

3AH097

Ergebnis

Die Siebanalyse dieses Produkts ergab folgende Korngrößenverteilung

> 250 μπι 1,06 %

125 - 250 μπι 4,91 %

63 - 125 μπι 15,56 %

< 63 μπι 78,47 %

Das Schüttgewicht betrug 914 g/l.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von festem Cyanurchlorid aus dem bei der Trimerisierung von Chlorcyan anfallenden Cyanurchloriddampf,

dadurch gekennzeichnet, daß man den Cyanurchloriddampf im oberen Teil der Abscheidekammer in das Zentrum vieler einzelner kalter Inertgasströme einleitet, das feste Cyanurchlorid nach dessen Austritt aus der Abscheidekammer durch Einwirken von Zentrifugal- und Schwerkraft vom Inertgasstrom abtrennt und das Inertgas zusammen mit einem Restgehalt an feinstem kristallinem Cyanurchlorid nach dessen Abkühlung wieder als Teilströme in die Abscheidekammer zurückführt. *

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch '■* gekennzeichnet , daß durch ein in die Abscheidekammer eingebautes Zentralrohr eine Vormischung von kaltem Inertgas aus dem Kühler und wärmerem Kreisgas aus der Abscheidekammer bewirkt wird, wonach eine Vermischung dieses Gemisches mit dem heißen Cyanurchloriddampf erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man kalte Inertgasströme mit einer Temperatur von 0 bis 40⁰C einleitet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man kalte Inertgasströme mit einer Temperatur von 15 bis 30⁰C einleitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die kalten Inertgasströme mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 80 Meter pro Sekunde einleitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die kalten Inertgasströme in einem 50- bis 100-fachen Überschuß, bezogen auf die Menge an
Cyanurchloriddampf, einleitet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Einwirken von Zentrifugal- und Schwerkraft Inertgas mit 15 bis 20 Gew.-% an feinstem
Cyanurchlorid, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Cyanurchlorids, entsteht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Inertgas mit einem Restgehalt an feinstem
Cyanurchlorid verwendet, dessen Korngröße weniger
als 5 μπι beträgt.